SEMICONDUCTORESUNIVERSIDAD

TELESUP-NOE H.Plos semiconductores

intrínsecos y los semiconductores

dopados

los semiconductores intrínsecos • Los semiconductores extrínsecos se caracterizan,

porque tienen un pequeño porcentaje de impurezas, respecto a los intrínsecos; esto es, posee elementos trivalentes o pentavalentes, o lo que es lo mismo, se dice que el elemento está dopado.Dependiendo de si está dopado de elementos trivalentes, o pentavalentes, se diferencian dos tipos:

Semiconductor tipo n

Son los que están dopados, con elementos pentavalentes, como por ejemplo (As, P, Sb). Que sean elementos pentavalentes, quiere decir que tienen cinco electrones en la última capa, lo que hace que al formarse la estructura cristalina, un electrón quede fuera de ningún enlace covalente, quedándose en un nivel superior al de los otros cuatro. Como consecuencia de la temperatura, además de la formación de los pares e-h, se liberan los electrones que no se han unido.

Como ahora en el semiconductor existe un mayor número de electrones que de huecos, se dice que los electrones son los portadores mayoritarios, y a las impurezas se las llama donadoras.

En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de una forma muy elevada, por ejemplo; introduciendo sólo un átomo donador por cada 1000 átomos de silicio, la conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio puro.

EL TIPO N. VISUALIZADO

Semiconductores extrínsecos de tipo p

• Es el que está impurificado con impurezas "Aceptoras", que son impurezas trivalentes. Como el número de huecos supera el número de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones libres son los minoritarios.

• Al aplicarse una tensión, los electrones libres se mueven hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. En la figura, los huecos que llegan al extremo derecho del cristal se recombinan con los electrones libres del circuito externo.

Tipo p• En el circuito hay también un flujo de portadores

minoritarios. Los electrones libres dentro del semiconductor circulan de derecha a izquierda. Como hay muy pocos portadores minoritarios, su efecto es casi despreciable en este circuito.

Balance entre portadores de carga en equilibrio térmico

SEMICONDUCTOR DOPADO• Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de

la pila intentará atraer los electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a

través del circuito

APLICANDO una tensión al cristal de SILICIO

• Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio• Ahora bien, esta corriente que aparece es de muy pequeño valor, pues son pocos los

electrones que podemos arrancar de los enlaces entre los átomos de silicio. Para aumentar el valor de dicha corriente tenemos dos posiblidades:

• Aplicar una tensión de valor superior • Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde el exterior

• La primera solución no es factible pues, aún aumentando mucho el valor de la tensión aplicada, la corriente que aparece no es de suficiente valor. La solución elegida es la

segunda.• En este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado".

• El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases

de semiconductores.• Semiconductor tipo P • Semiconductor tipo N

Dopado de un semiconductor

• Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio, Fósforo). Tenemos un cristal de Silicio dopado con átomos de valencia 5.

Semiconductores Tipos P y N

SEMICONDUCTOR TIPO N

La adición de impurezas pentavalentes como el antimonio, arséniso, o fósforo, aportan electrones libres, aumentando considerablemente la conductividad del semiconductor intrínseco. El fósforo se puede añadir por difusión del gas fosfina (PH3).

SEMICONDUCTOR TIPO N

• Si en una red cristalina de silicio (átomos de silicio enlazados entre sí) ....

Semiconductor Tipo P

La adición de impurezas trivalentes tales como boro, aluminio, o galio a un semiconductor intrínseco, crean unas deficiencias de electrones de valencia, llamadas "huecos". Lo normal es usar el gas diborano B2H6, para difundir el boro en el material de silicio.

SEMICONDUCTOR TIPO P

• A esta red de silicio dopada con esta clase de impurezas se le denomina "silicio tipo P"

Bandas en Semiconductores Dopados

• Bandas en Semiconductores Dopados• La aplicación de la teoría de bandas a los

semiconductores de tipo n y tipo p muestra que los niveles adicionales se han añadido por las impurezas. En el material de tipo n hay electrones con niveles de energía cerca de la parte superior de la banda prohibida, de modo que pueden ser fácilmente excitados hacia la banda de conducción. En el material de tipo p, los huecos adicionales en la banda prohibida, permiten la excitación de los electrones de la banda de valencia, dejando huecos móviles en la banda de valencia.

OBSERVACIONESLos semiconductores dopados se representan indicando dentro de los mismos el tipo de portadores mayoritarios.

Semiconductor tipo N

Semiconductor tipo PNo siempre el índice de dopado de un semiconductor es el mismo, puede ser que este "poco dospado", "muy dopado", etc. Es norma

utilizar el signo (+) para indicar que un semiconductor está fuertemente dopado.

Semiconductor tipo N fuertemente dopado Semiconductor tipo P fuertemente dopado

                   No siempre el índice de dopado de un semiconductor es el mismo, puede ser que este "poco dospado", "muy dopado",

etc.Es norma utilizar el signo (+) para indicar que un semiconductor está fuertemente dopado.